[机械毕业论文]电梯踏板与底板的压铸模具设计【专业答辩必备资料】

1 江苏城市职业学院 毕业设计（论文） （ 2014 届） 设计（论文）题目 电梯踏板与底板 压铸模具设计与制造 办 学 点 （系） 吴中办学点 专 业 模具设计与制造 班级 11 模具设计与制造 学号 110409350513 学 生 姓 名 叶康 起 讫 日 期 2013.12-2014.4 地点 本校 指 导 教 师 林丽 职称 讲师 2014 年 4 月 15 日 2 前言 随着与 国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认 识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最 基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标 志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工 业发达国家相比仍有较大的差距。例如， CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多 先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命 模具依赖进口。 压铸模具设计概要 时间飞逝，短短的实习期即将结束。经过了几个月的学习，掌握了电梯部分部件设计的基本要求和设计要领，本文通过踏板与底板压铸模具的分析，通过 CAD（计算机辅助设计程序）的绘制，基本写出了我的设计方法，加之学校老师，实习师傅的指导和数据共享，并查阅相关辅助书籍资料，展现了电梯压铸模具部分零部件的设计的全部过程。 3 目 录 第一章 踏板压铸 模具设计 1 1.1压铸机的选用 1.1.1 锁模力计算 2 31.1.3 1.1.4 1.1.2 压室容 开模距离 装模尺寸 量 3 5 1.2 浇铸系统和溢流、排气系统的设计 71.2.1 1.2.2 内浇口的设计 直浇道的设计 8 91.2.3 横浇道的设计 12 1.2.4 溢流槽和排气槽的设计 13 1.2.5 动、定模导柱和导套的设计 15 1.2.6 模板的设计 16 1.2.7 抽芯结构的设计 18 1.2.8 推出机构的设计 29 1.2.9 模具厚度与动模座板行程的核算 20 第二章 电梯底板的 技术要求及选材 21 2.l 压铸模总装的技术要求 21 2.1.1 压铸模装配图上需注明的技术要求 22 2.1.2 压铸模外形和安装部位的技术要求 23 2.1.3 总体装配精度的技术要求 23 2.2 结构零件的公 差与配合 24 2.2.1 结构零件轴与孔朗配合和精度 25 2.2.2 滑动零件的配合 25 2.3 零件的表面粗糙度 26 2.4 压铸模零件的材料选择及热处理要求 27 2.4.1 推出机构设计 28 2.4.2 成型零部件设计 28 2.4.3 模具成型零件工作尺寸的计算 29 4 第三章 设计小结及部分 CAD装配及零件图 30 5 踏板的压铸模具设计 本次压铸模设计的零件是电梯踏板，零件的外形结构如图所示：使用的材料为铝合金 ZL102。压铸模采用两模腔。 1.1 压铸机的选用 在实际生产中，并不是每台压铸机都能满足压铸各种产品的需要而要根据具体情况 进行选用。选用压铸机时应考虑下述两个方面的问题。 首先，应考虑压铸件的石同品种和批量。在组织多品种、小批量生产时，一般选用液 压系统简单、适应性强和能快速进行调整的压铸机。如果组织少品种大量生产时，则应选 用配备各种机械化和自动化控制机构的高效率压铸机。对单一品种大量生产时，可选用专 用压铸机。 其次，应考虑压铸件的不同结构和工艺参数。压铸件的外形尺寸、质量、壁厚以及工 艺参数的不同。对压铸机的选用有重大影响。 下面主要根据上述诸因素，介绍压铸机选用时对锁模力、压室容量和开模距离等参数 的确定。 1.1.1 锁模力计算 根据条件，本踏板模具采用斜销抽芯和 斜滑块抽芯机构，因此按以下计算公式计算： K ( P P ) 反 法 P 锁 P F ( F1 F 2 F 3 F 4 ) p P p * F t a n 6 法 法 7 P 压射比 浇 ：浇注系统的压射比 溢 ： 排溢系统的压射比 锲形块的锲形角 K 安全系数 反 ： 反作用力压射比的安全系数 铸 ： 转头力压射比的安全系数 余 ： 余力压射比的安全系数 根据计算和现有条件，这里选择 J1125 型卧室冷压室压铸机，其技术规格如下： 1.1.2 压室容量 压铸机初步选定后，压射比压和压室直径的尺寸相应地得到确定，压室可容纳的金属 液的重量也为定值，但是否能够容纳每次浇注 的金属液重量，必须时需按下面核算： G 压室 G 1000 压室 V1 压铸件的体积 V2 浇注系统的总容积 V3 余料体积 合金密度 3.1.3 开模距离 (V V V ) 压铸机压室容量应大于每次浇铸的金属液总量： G G 压缩机给定的压室容量 8 压铸模合模后应能严密地锁紧分型面，因此，要求合模后的模具总厚度大于 (一般大 20mm)压铸机的最小合模距离。开模后应能顺利地取出铸件，最大开模距离减去模具总厚 度的数值，即为取出铸件 (包括浇注系统 )的空间。上述关系可用图 2 12 加以说明，由图 2 12 可知： H 合 h1 h2 合 合 1 2 式中 h1 定模厚度 (mm)； h2 动模厚度 (mm)； 合 Lmin 最小合模距离 (mm)； max L1 铸件 (包括浇注系统 )厚度 (mm)； L2 铸件推出距离 (mm)； L 最小开模距离 (mm)； 1.1.4 装模尺寸 装模尺寸的选择原则如下： 摸具的安装尺寸应与模板尺寸相适应。 压铸机合模后应能严密地缩紧分型面，合模后的模具总厚度应大于压铸机的最小 合模距离。 压铸机开模后要能顺利取出铸件，压铸机最大开模距离减去模具总厚度后应留有 取出铸件的距离。 1.2 浇铸系统和溢流、排气系统的设计 浇注系统的主要作用是把金属液从热室压铸机的喷嘴或冷室压铸机的压室导入型腔 内。浇注系统和溢流、排气系统与金属液进入型腔的部位、方向、流动状态、型腔内气体 的排出等密切相关，并能调节充填速度、充填时间、型腔温度等充型条件，其设计是压铸 H L 20mm L H L L 10mm L L L 10mm H 压铸模合模后的总厚度（ mm） L 最大开模距离 (mm)； 9 模设计的重要环节。 1.2.1 浇铸系统的结构、分类和设计 金属液在压力作用下充填型腔的通道称为浇注系统。浇注系统主要由直浇道、横绕道 、 内浇口所组成。立式冷室压铸机浇注系统结构入下图所示： 浇铸系统 设计的主要内容 1-直浇道 2-横浇道 3-内浇口 4-余料 (1)对压铸件的结构特点，尺寸精度、表面和内部质量要求、承受负荷情况、耐压要求 、 加工基准面等进行分析。 (2)根据压铸件的外形尺寸、复杂程度、合金种类、铸件重量和在分型面上的投影面积 等，确定所采用的压铸机型号、选用适当的压室和冲头。采用立式压铸机或热室压铸机时 还要选用适当的喷嘴，使喷嘴截面积与挠注系统相适应。 (3)确定金属液进入型腔的方向、位置和流动状态。 (4)确定浇注系统的总体结构和各组成部分的尺寸。 1.2.1 内浇口 的设计 内浇口的设计主要是确定内浇口的位置、形状和尺寸。由于铸件的形状复杂多样，涉 及的因素很多，设计时难以完全满足应遵循的原则，内浇口的截面积目前尚无切实可行的 精确计算方法，因此进行内浇口设计时，经验是很重要的因素。 内浇口设计的原则如下： 1)金属液从铸件厚壁处向薄壁处填充。 2)内浇口的设置要使进入型腔的金属液先流向远离浇口的部位。 3)金属液进入型腔后不宜立即封闭分型面、溢流槽和排气槽。 4)从内浇口进入型腔的金属液，不宜正面冲击型芯。 5)浇口的设置应便于切除。 6)金属液进入型腔后的流向要沿着 铸件上的肋和散热片。 7)避免在浇口部分产生热节。 8)选择内浇口位置时，应使金属液流程尽可能短。对于形状复杂的大型铸件最好设置 中心浇口。 9)采用多股内浇记时，要注意防止金属液进入型腔后从几路汇合，相互冲击，产生涡 流、裹气和氧化夹渣等缺陷。 10)薄壁压铸件内浇口的厚度要小一些，以保持必要的充填速度。 11)根据铸件的技术要求，凡精度、表面粗糙度要求较高且不再加工的部位，不宜设置 10 内浇口。 12)管形铸件最好围绕型芯设置环形浇口。 流量计算法计算内浇口截面积： 式中 Ag 内浇口截面积 G 通过内浇口的金属液质量 液态金属的密度 vg 内浇口处金属液的流速 t 型腔的充填时间 GVTAg 11 浇口套如图所示： 1.2.2 直浇道的设计 直浇道的设计要点 根据铸件重量，选择喷嘴导入口直径。 处于浇口套部分直浇道的直径，应比喷嘴部分直浇道的直径每边放大 0.51mm。 喷嘴部分的出模斜度取 1.30 度，浇口套的出模斜度取 1.303 度。 分流锥处环形通道的截面积一般为喷嘴导入口的 1.2 倍左右，直浇道底部分流锥 的直径 d3 一般情况下可按 12 d d 2 (1.1 1.3) d 2 3 2 1 式中 要求 d1 直浇道底部环形截面处的外径， mm d2 直浇道小端（喷嘴导处入口处）直径， mm 2 直浇道与横浇道连接处要求圆滑过渡，其圆角半径一般取 R520，以使金属液流动 顺畅。 卧室冷压室压铸机直浇道的设计 直浇道一般由压室和浇口套组成，在直浇道上的这一段，通称为余料。 直浇道的设计要求 直浇道直径 D 根据铸件所需比压来选定。 直浇道厚度 H 一般取直径 D 的 1/21/3。 为保证压射冲头动作顺畅，有利于压力的传递和金属液充填平稳，压室内径与浇 口套内经应保持同轴度。 压室和浇口套宜制成一体，如分开制造时应选择合理的配合精度和配合间隙。 为了使直浇道从浇口套中顺利脱出，可在靠近分型面一端长度为 1525Mm 范围 的内孔处，设有 1.302 度的出模斜度。 正确选择压室和压射冲头的配合间隙 与直浇道相连接的横浇道一般设置在浇口套的上方，防止金属液在压射前流入行 腔。 压室和浇口套的内孔，应在热处理和磨精后再沿轴线方向进行研磨， 其表面粗糙 度不得高 于 Ra 0.2。 1.2.3 横浇道的设计 横浇道是指从直浇道末端到内浇口之间的通道有时横绕道可划分为主横浇道和过渡 横浇道。 横浇道的设计要点如下： 1)横浇道的截面积应从直浇道起到内浇口止，逐渐缩小如在横浇道中出现截面积扩 大的情况，金属液流过这里时则会出现负压，由此必然会吸收分型面上的空气，增加金属 液流动过程中的涡流。 2)圆弧形状的横浇道可以减少金属液的流动阻力，但截面积应逐渐缩小，防止涡流裹 气。圆弧形横浇道出口处的截面积应比进口处减小 10一 30。 3)横浇 道应具其一定的厚度和长度，若横浇道过薄，则热量损失大；若过厚时冷却速 度缓慢，影响生产率，增大金属消耗。保持一定长度的目的，主要对金属液起到稳流和导 向的作用。 4)横绕道截面积在任何情况下都不应小于内浇口截面积。多腔压铸模主横浇道截面积 应大于各分支横浇道截面积之和。 5)根据工艺上的需要可布置盲浇道，以达到改善模具热平衡条件，容纳冷污金属液、 涂料残渣和气体的目的。 d d 3 （ mm） 13 6)模具上横浇道部分，应顺着金属液的流动方向研磨，其表面粗糙度不大于 Ra 0.2m 。 7) 对于卧式冷室压铸机，在一船情况下 ，横浇道入口处应位于直浇道 (余料 )的上方， 防止压室中的金属液过早流入横浇道。 1.2.4 溢流槽和排气槽的设计 溢流槽和排气槽的作用主要决定于设置的部位，而其效果则取决于容量和尺寸的选 择。在模具结构和工艺条件已决定的情况下，溢流槽和排气槽可以弥补由于浇注系统涉及 不合理带来的缺陷，起到相辅相成的作用。 溢流槽的设计要求 金属液在横浇道内或进入行腔后最先冲击部位。 受金属液冲击的型芯背面。 两股或多股金属液相汇合，容易产生涡流裹气或氧化夹杂的区域。 由于行腔形状所形成的涡流部位。 金属液最后 充填的部位。 需要改善金属液流态抑制涡流、紊流的部位。 内浇口两侧或其他金属液不能直接充填的死角区域。 大平面上容易产生缺陷集中的部位。 行腔温度较低的部位。 铸件壁厚过薄难以充填的部位。 为使溢流槽能充分发挥作用达到七应有的效果，不致消耗过多的金属，增加投影面积 ， 影响铸件尺寸精度，降低充填行腔的有效压力，甚至影响和打乱充填流态或引起其他反作 用，故在布置溢流槽时应慎重考虑。在模具设计时，一般事先在准备布置溢流槽处保留一 定的余地，经试压验证后，观察铸件上金属液的流痕和缺陷产生的形态，最后确定合 理的 布局和容量。 1.2.5 动、定模导柱和导套的设计 导柱和导套设计的基本要求 1）应具有一定的刚度引导动模按一定的方向移动，保证动、定模在安装和合模时的 正确位置。在合模过程中保持导柱、导套首先起定向作用，防止型腔、型芯错位。 2）导柱应高出型芯高度，以避免模具搬运时型芯受到损坏。 3）为了便于取出铸件，导柱一般装置在定模上。 4）如模具采用卸料板卸料时，导柱必须安装在动模上。 5）在卧室压铸机上采用中心浇口的模具，则导柱必须安装在定模座板上。 导柱的导滑段直径及导滑长度的确定 导柱、导套需有 足够的刚性，当导柱为 4 根时，选取导柱导滑直径的经验公式为： d K F 式中 d 导柱导滑段直径 F 模具分型面上的表面积 K 比例系数，一般为 0.070.09。 14 根据本踏板的设计，导柱导滑直径 d K F 25mm 查表得公差： 250.089 mm 导柱如下图所示： 导柱导滑长度查表得 l=50 mm 根据配合，导套内孔直径： 250 导套外径： 350.017 导套如下图所示： 1.2.6 模板的 设计 定模套板的设计 定模套板一般不作强度计算，设计时应考虑以下几点： 1、模具吊装在压铸机墙板上后，要留出安装压板的位置，使模具压紧定位。 2、与卧式压铸机的压室安装孔或立式压铸机的喷嘴安装孔精确配合。 3、当定模套版为不同孔时，则以定模压板取代了定模座板，但仍必须留出安装压板 或紧固螺钉的位置。 定模套板如下图所示： 0.050 0.039 0.033 15 第 32 页 动、定模套板的设计依据 套板一般受拉伸、弯曲、压缩 3 种应力，变形后会影响型腔的尺寸精度。因此，在考 虑套板尺寸时，应兼顾模具结构与压铸生产中的 因素。 动、定模套板边框厚度 当采用滑块时，动、定模套板边缘厚度应增加到厚度 h ，其厚度 h计算如下： 3 式中 S 抽 抽芯距离 L 包括端面镶块中 T 形槽成型部分在内的滑块总长度 mm 圆形套板边框厚度 h 按以下计算 2H 2 2 2 4hE 式中 p 压射比压 2 mm 抽 DpH 型腔为不穿通式： h Dp 型腔为穿通式： h 2 D D D p 受力时，变形值 按下式计算： 16 许用抗拉强度， =8098Mpa E 弹性模量， E= 2.0510 h 套板边框厚度， mm D 型腔直径， mm H1 型腔深度， mm H 套板厚度， mm D 弹性变形量， mm MPa 矩形套板边框厚度 h 按下式计算： 4H P1 pL1H1 2 2 1 式中 h 套板边框厚度 H,H1,L1,L2 按铸件大小确定 P1,P2 边框侧面承受的总压力， N 材料的许用强度， MPa，对 45 刚调质后 =196245MPa p 压射比压， MPa 动模支承板的选择 选择支承板厚度的原则 1、铸件分型面投影面积大，支承板厚度取较大值， 反之取较小值。 2、在投影面积相同的情况下，压射比压大，支承板厚度取较大值；压射比压小时， 支承板厚度取较小值。 3、当模座上的垫块设置在支承板长边两端时，则支承板厚度取较大值；设置在支承 板的短边两端时，取娇小值。 4、当采用不同套板时，套板底部厚度为支承板厚度的 0.8 倍。 动模支承板的加强形式 当垫块间距较大或支承板厚度较小时，可借助推板导柱或采用支柱，以增强对支承板的支 承作用。 动模支承板厚度的计算 动模支承板厚度 h 可按下式计算： 2 5 P P 8HP L h P pL H 17 h PL 弯 式中 p 动模支承板所受总压力， N； P=pF，其中， F 为铸件在分型面上的投影面积 B 动模支承板的长度； L 垫块间距， mm 弯 弯 按 132.3、 98、 88.2MPa 3 种情况选取。 弯 当 弯 =132.3MPa 时： 6 1 3 PL 当 弯 2B弯 =98MPa 时： 14 10 PL B 132.310 2B 16.310 B 当 弯 =88.2 MPa 时： h 3 PL 13.310 B 根据设计和计算，支承板设计图如下： 2B 钢材的许用弯曲强度， MPa. 动模支承板材料为 45 钢，回火状态，静载弯曲时可根据支承板结构情况 ， 分 别 根据 3 种情况代入公式简化为： PL PL h 1 h 3 1 18 第 35 页 1.2.7 抽芯结构的设计 压铸时，金属液冲天型腔，冷凝收缩后，对活动型芯的成形部分产生包紧力，抽芯时 需要克服由铸件收缩产生的包紧力和抽芯机构运动时的各种阻力，两者的合力即为抽芯 力。 在开始抽芯的瞬间，所需抽芯力最大，为起始抽芯力。继续抽芯时，只需克服机构及 型芯运动时的阻力，为相继抽芯力。 抽芯力按下式计算： 包 式中 P 起始抽芯力， N； 阻 P 包 铸件冷凝收缩后对型芯产生的包紧力， N； l 被铸件包紧的型 芯成型部分长度， mm； A 被铸件包紧的型芯成型部分断面周长， mm； p 挤压应力，对锌合金一般取 5.887.84MPa；对铝合金一般取 9.811.76MPa； 对铜合金一般取 11.7615.68MPa； 压铸合金对型芯的摩擦系数，一般取 0.20.25； P P cosP sinAlp(cossin) P 抽芯阻力， N； 19 型芯成形部分的斜度。 确定抽芯距离 抽芯后活动型芯应完全脱离铸件成形表面，并使铸件能顺利推出型腔。抽芯距离的计 抽 移 抽 移 K 安全值， mm。 1.2.8 推出机构的设计 压铸模中使铸 件从模具的成型零件中脱出的机构，称为推出机构。推出机构一般设 置与动模上。推出机构一般由推比元件 (如推扦、推管、卸料板、成型推块、斜滑块等 )、 复位元件、限位元件、导向元件、结构元件组成。 推出机构的结构形式按机构形式分为推杆推出、推管和推叉推出、卸料板推出、斜 滑块推出及其他推出机构。 推出机构的设计要点如下： 1、推出距离的确定 在推出元件作用下，铸件与其相应成型零件表面的直线位移或 角位移称为推出距离。推出距离的确定见表 2、推出力的确定 推出过程中，使铸件脱出成型零件时所需要的力，称 为推出力 。 推出力按公式 F 推 KF 包 核算。 3、受推面积和受推力 在推出力的推动下，铸件受推出零件所作用的面积，称为 受椎面积 A。而单位面积上的压力称为受推力 P。下表为不同合金所能承受的许用受推力。 算如下： S S K 式中 抽芯距离， mm； S 滑块型芯完全脱处成形处的移动距离， mm； 20 第 37 页 1.2.9 模具厚度与动模座板行程的核算 为了机器合模时能锁紧模具分型面，开模后能方便地从分型面间取出铸件，必须对模 具厚度、动模座板行程进行核算。 模具厚度核算 虽然调整合模机构的位置可适应所设计的模具厚度，但调整范围不超过说明书中所给 出的最大和最小模具厚 度。 根据分型面在合投时必须贴紧的要求，所设计的模具厚度，不得小于机器说明书所给 定的最小模具厚度，也不得大于所给定的最大模具厚度。据此。设计模具时，按下面公式 核算所设计的模具厚度 Hmin 10mm H 设 Hmax 10mm 动模座板行程核算 动模座板行程实际上就足压铸机开模后，模具分型面之间的最大距离。 21 L 取 行 ( mm) 式中 L L 取 行 开模后分明面之间取出铸件的最小距离 (mm) 动模座板行程 (mm) L 22 电梯底板成型工艺图 电梯底板压铸模具设计 23 2.1. 装配图上需注明的技术要求 1) 模具的最大外形尺寸 (长宽高 )。为便于复核校具在工作时，其滑动构件与机器 构件是否有干扰，液压拍芯油缸的尺寸，位置及行程滑块拍芯机构的尺寸，位置及滑块 到终点的位置均应画简图示意。 2)选用压铸机型号。 3)压铸件选用的合金材料。 4)选用压室的内径、比压或喷嘴直径。 5)最小开模行程 (如开模最大行程有限制时 6)推出行程。 7)标明冷却系统，液压系统进出口。 8)浇注系统及主要尺寸。 9)特殊运动机构的动作 过程。 2.1.2 压铸模外形和安装部位的技术要求 压铸模的外形和安装部位有如下几点技术要求。 1)各模扳的边缘均应倒角 2 45I，安装面应光滑平整，不应有突起的螺钉、销钉、毛 刺和击伤等痕迹。 2)在模具非工作面上醒目的地方打上明显的标记，包括以下内容：产品代号、模具编 号、制造日期及模具制造厂家名称或代号。 3) 在动、定模上分别没有吊装用螺钉孔，重量较大的零件 ( 25k8)也应设起吊螺孔。 蛹孔有效螺纹深度不小于螺孔直径的 1 5 倍。 4)模具安装部位的有关尺寸应符合所选用的压铸机相关对应的 尺寸，且装拆方便，压 室安装孔径和深度须严格检查。 5)分型面上除导套孔、斜销孔外，所有模具制造过程中的工艺孔，螺钉孔都应堵塞， 并且与分型面平齐。 2.1.3 总体装配精度的技术要求 压铸模总体装配精度有如下几点技术要求。 1)模具分型面对定、动模座板安装平面的平行度按表 9-1 的规定 2)导柱、导套对定、动模座板安装面的垂直度按表 9 2 的规定。 3)在分型面上，定模、动模镶件平面应分别与定模套板、动模套板齐平或允许略高 ， 24 但高出量在 0.050.10mm 范围内。 4)推杆、复位 杆应分别与型面齐平，推杆允许凸出型面，但不大于 0.1mm，复位杆允 许低于型面，但不大干 0.05mm。推杆在推杆固定板中应能灵活转动，但轴向间隙不大于 0.10mm。 5)模具所有活动部位，应保证位置准确，动作可靠，不得有歪斜和呆滞现象。相对固 定的零件之间不允许窜动。 6)滑块在开模后内定位准确可靠。抽芯动作结束时，所抽出的型芯端面，与铸件上相 对应型位或孔的端面距离不应小于 2mm。滑动机构应导滑灵活，运动平稳，配合间隙适当 。 合模后滑块与楔紧块应压紧，接触面积不小于二分之一，且具有一定预应力。 7)绕道表面粗活度 Rd 不大于 0.4m ，转接处应光滑连接，镶拼处应密合，拔模斜度 不小于 5 。 8）合模时镶块分型面应紧密贴合，如局部有间隙，也应不大于 0.05mm(排气槽除外 )。 9)冷却水道和温控油道应畅通，不应有渗漏现象，进口和出口处应有明显标记。 10)所有成形表面粗糙度 Ra 不大于 0.4m ，所有表面部不允许有击伤，擦伤或微裂纹。 2.2. 影响压铸模寿命的因素及提高模具寿命的措施 影响压铸模寿命的因素很多，如从铸件结构、模具结构与制造工艺、压铸工 艺、模 具材料等，而提高模具寿命也正是从这些方面入手。 2.2.1 铸件结构设计的影响 1)在满足铸件结构强度的条件下，宜采用薄壁结构。这除了减轻铸件重量外，也减少 了模具的热载荷。但铸件壁的厚度也必须满足金属液在型腔中流动和填充的需要。 2)铸件壁厚应尽量均匀，避免产生热节，以减少局部热量集中而加速局部模具材料的 热疲劳。 3)铸件的转角处应有适当的铸造圆角，以避免在模具相应部位形成棱角，使该处产生 裂纹和塌陷，也有利于改善填充条件。 4)铸件上应尽量避免窄而深的凹穴，以免模具的相应部位出现窄而高的 凸台，使散热 条件恶化，并因受冲击而弯曲、断裂。 2.2.2 模具设计的影响 1)模具中各元件应有足够的刚性和强度，以承受锁模力和金属液充填时的反压力而不 产生较大的变形。导滑元件应有足够的刚度和表面耐磨性，保证模具使用过程中起导滑、 定位作用。所有与金属液接触的部位，均应选用耐热钢，并采取合适的热处理工艺。套板 选用 45 钢并进行调质处理 (大模具也可选用球墨铸铁 )。 2)正确选择各种元件的公差配合和表而粗糙度。使模具在工作温度下，活动部位不致 咬合和窜入金属液，固定部位不致产生松动。 3)设计浇注系 统时，要尽量防止金属液正面冲击或冲刷型芯，减少浇口流入处受到冲 蚀。尽量避免浇口、溢流槽、排气槽靠近导柱、导套和抽芯机构，以免金属液窜人。有时 适当增大内浇口截面积会提高模具使用寿命。 。 25 4) 设计时应注意保持模具热平衡 (尤其是大模具，复杂的模具 )，通过溢流槽、冷却系 统合理设计，特别是采用温控系统，会大大提高模具寿命。 5)合理采用镶块组合结构，避免锐角、尖劈。以适应热处理工艺要求。设置推杆和型 芯孔时，应与镶块边缘保持一定的距离，溢流槽与型腔边缘也应保持一定距离。 6)由于铸件设计面造成模具不可避免的易损 部位，特别是较小截面的凸台，细小而长 的型芯，应尽量采用镣拼的做法，便于损坏时更换。 2.2.3 模具钢材及锻造质量的影晌 经过锻造的模具钢材，可以破坏原始的带状组织或碳化物的积集，提高模具钢的力学 性能。为充分发挥钢材的潜力，应首先注意它的洁净度，使该钢的杂质含量和气体含量降 到最低。目前压铸模用钢普遍采用 H13 钢，并采用真空冶炼或电渣重熔的钢材。经电渣 重熔的 H13 钢比一般电炉生产的疲劳强度提高 25以上，疲劳的趋势也较缓慢。 作为型腔和大型芯的钢坯应通过多向反复锻打，控制碳化物偏析和消除纤 维状组织及 方向性。锻材内部不允许有微裂纹、白点、缩孔等缺陷。 锻件应进行退火，以达到所要求硬度和金相组织。 型芯、镶块等模块应进行超声波探伤检查合格后方可使用。 2.3 推出机构设计 2.3.1 推出机构设计原则： 推出机构应设置在动模一侧 保证推出时塑件不变形或损坏 机构简单动作可靠 良好的塑件外观 合模时正确复位 26 本模具采用推杆推出机构。 (1) 推杆的形式 采用等圆截面推杆，其尾部采用轴肩形式，推杆材料为 T8A，头部要淬火，硬度应达到 40HRC 以上，滑动配合部分表面粗糙度达到 Ra0.63 1.25,顶杆的位置高在阻力大的地方。 图 2 5 推杆 (2) 推杆的固定及配合 推杆与推杆孔部为滑动配合，一般选 H7/f6，其配合间隙兼有排气作用，但不应大于所用塑料的排气间隙，以防漏料。配合长度一般与顶杆直径的 2 3 倍，推杆端面构成型腔的一部分，应精细抛光。 采用推杆比较容易使单边间隙达到 0.01 0.02mm 的要求。推杆选用 d=8mm推杆推出距离 d=14mm。 推杆的固定方式如图： 图 2 6 2.3.2 成型零部件的设计 凹模是成型塑件外边面的成型零件 。一般有如下几种： ( )、整体式凹模：结构简单，牢固可靠，不容易变形，成型出来的制品便面不会带有镶拼的接缝的溢料痕迹。有较高的强度和刚度，但加工困难。适合于形状简单的中小型塑件 ( )、整体嵌入式凹模：适用于小型，多腔注射模或需要节约优质材料的场合。整体嵌入式凹模结构节约优质模具钢，嵌入模板后有足够强度与刚度，使用可靠且置换方便 ( )、组合式凹模：适用于形状复杂和面机较大的凹模。 ( )、镶拼式凹模：可用于小型精密或大型模具 27 成型零件设计时应尽量避免镶拼结构，以免熔体钻模。由于模具是一模两腔的结构形式，难易程度和考虑加工的材料的价值利用等因素，凹模采用整体嵌入式结构。 其结构形式如图 2 7 所示； 图 2 7 凸模和型芯结构设计： 凸模核型芯都是用来成型塑件制品的内表面的成型零件。主要有以下几种； (1 )、整体式凸模：整体式凸模使用整块材料加工而成。结构牢固，不易变形，成型制品不会带有镶拼接缝的溢料痕迹，但形状复杂。 (2 )、圆柱型新结构：一般采用轴肩与垫板的固定方法，定为配合部分长度为 3 5mm，用小间隙或过渡配合，有利排气。 (3 )、拼凸模结构：当制品内型比较复杂，凸模加工制造困难时可采用这种方 式。 (4 )、活动凸模：包括瓣式凸模，侧向型芯或其他可以运动的凸模，型芯和成块。 难易程度和考虑加工的材料的价值利用等因素，凸模采用活动式结构。 （ 5） 底板厚度 Sp=25i=25(0.35w(1/5)+0.001w)/1000 28 =0.016 T=(0.175pr4/(ESp)(1/3) =20mm 式中， E=2.1*105， w=r=10, 腔内平均压力 P=40MPA.。 根据以上分析，计算以及型腔尺寸位置尺寸可确定模 架的结构型式和规格，查中国模具设计大典选用模架 200*315 系列；具体尺寸为： 模架的参数 件号 模板 材料 尺寸 (mm) 1 定模座板 45 250x315x25 2 定模板 45 200x315x32 3 动模板 45 200x315x34 4 垫块 Q235 40x315x50 5 推杆固定杆 45 118x315x20 6 推板 45 118x315x16 7 动模座板 45 250x315x25 结构示意图 29 2.4 模具成型零件工作尺寸的计算 该塑件的成型零件尺寸计算时均采用 平均尺寸 ,平均收缩率 ,平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查有关模具设计手册得酚醛塑料的收缩率为 s=0.6% 0.9%,故平均收缩率 0 为( 0 . 6 0 . 9 ) % / 2 0 . 7 5 %cpS 。塑件公差按照 SJ1372中的 7级精度公差选取，即取 64为